让核心素养从理念走向行动

2020-02-10 03:02:41 中学物理·高中 2020年1期

李春来 邢国才

摘?要:“真实物理”教学就是求真、求实的过程,强调真实情境下解决实际问题,并通过有效教学策略实现核心素养从理念走向行动.

关键词:真实物理;核心素养;教学策略;课堂特征

文章编号:1008-4134(2020)01-0034?中图分类号:G633.7?文献标识码:B

作者简介:李春来(1972-),男,黑龙江鸡西人,硕士,中学高级教师,研究方向:高中大概念主题教学实践研究;

邢国才(1967-),男,河北保定人,本科,中学高级教师,研究方向:原始物理问题培养高中生建模能力实践研究.

课堂是落实核心素养的主阵地,教与学方式的转变是核心素养落地生根的中心环节.“真实物理”是教学方法,也是教学理念,笔者进行了实践探索并取得了较好的效果.“真实物理”教学法是实现核心素养从理念走向行动的有效途径.

1?“真实物理”教学法的提出

1.1?物理的本义

物理学发源于公元六世纪希腊哲学的第一阶段,那时科学、哲学和宗教尚未分离,目的是“去发现事物的本质或真正要素”,并称之为Physis(物理).Physics(物理学),这一名词是由这个希腊字母衍生出来的,它的原来含义是“为了探索一切事物的本质所做的努力”.另外,从中文字面上看,物就是物质,实物,说明要基于证据,理就是道理.所以,物理就是究物穷理,就是求真求实.

1.2?物理教学的本质

《大学》一书指出教育的出发点是“格物”“致知”,指的就是从探究中得到知识.教育家陶行知指出,教师的职务是“千教万教,教人求真”,学生的任务是“千学万学,学做真人”,并主张“生活即教育,社会即学校”.可见,物理教学的本质就是通过探究去发现事物的本质或道理,或者说物理教学就是师生的“求真求实”过程.

1.3?课程标准对物理教学的要求

普通高中物理课程标准指出“需要学生在积极主动的探究活动中深刻理解和掌握有关的物理知识,并在对知识的理解和应用中不断概括、提炼而形成物理观念[1]”,是否形成了物理观念的标志是“会用物理观念解释自然现象和解决实际问题”.学业质量水平也是依据“学生在不同复杂情境中运用重要概念、思维、方法和观念等解决问题的关键特征”而划分为不同等级.教学建议中强调“在教学设计和教学实施中重视情境的创设”“重视科学探究能力的培养”“通过问题解决促进学科核心素养的达成”[1].

所以,高中物理“教与学”要在真实情境下解决实际物理问题,强化物理知识与实践情境的关联,才能有效促进学生物理学科核心素养的发展.

1.4?基于理解的教学

什么是理解?有人认为“记住了就是理解”“听懂了就是理解”,这些都是对理解的误解.只会看到含糊的、孤立的或无用的事实,并不是理解.布鲁姆指出“理解的核心是表现能力”“理解意味着能够智慧地和有效地应用与迁移——在实际的任务和环境中,有效地运用知识和技能.”

基于以上分析,笔者提出“真实物理”教学法,并在课堂教学中进行实践探索.“真实物理”,从人文文化角度来说就是求真求实,从科学文化角度来说就是在真实情境中解决实际物理问题,是实现理解的必然途径.

2?“真实物理”教学策略

2.1?在真实情境下进行物理概念的建构

对于一部分学生,即使到了高三复习阶段,做了大量习题,仍然无法提高成绩,于是就有了“物理难学”的说法.为什么“题海战术”无法实现学生对物理概念或规律的真正理解?怎樣才能实现知识的有效迁移呢?

杜威指出:“没有概念的生成过程,就不能获得任何知识的迁移,更不能对新体验产生更好的理解”.基于此,在物理概念教学中,应该重视真实物理情境的创设,注重物理概念的生成过程.如在“涡流”一节的教学中,在理论分析的基础上,课堂内做几个真实实验,通过对实验现象的观察,能够加深对电磁感应的理解.

2.1.1?涡流加热实验

如图1所示,用40伏的直流电对感应加热专用的“ZVS驱动板”供电,在右侧的粗铜线圈中会产生约20000Hz的高频交流电.将盛有焊锡条的干锅放入铜线圈中,接通电源,发现焊锡很快融化,如图2所示.将一段铁管放入铜线圈中,接通电源几秒钟后,铁管由于温度升高而变得通红,如图3所示.在铜线圈上面放一个金属盘,接通电源,金属盘表面很快被灼黑,倒入凉水,水迅速沸腾,如图4所示,用这些实验可以模拟电磁炉的工作原理.事实上这几个现场实验极大地震撼了学生.

2.1.2?跳环实验

用“J2423可拆变压器”做实验,将可拆动的那块铁芯竖直放置在原线圈的铁芯上端,如图5所示.将1400匝原线圈直接接到220伏、50Hz的交流电源上,将铝环轻放在铁芯上端,可实现铝环悬浮.如果事先将铝环套在铁芯上,静止于铁芯底端,将1400匝原线圈接到220V交流电源上,铝环迅速跳起,跳起高度可达1m左右;若将800匝原线圈接到220V交流电源上,可以观察到铝环跳起的高度达2m左右;若将200匝原线圈接到220伏交流电源上,效果更明显,铝环能够跳起并撞到天花板上反弹回桌面上(实验时要小心,避免被砸伤).实验现象也会给学生留下深刻的印象,极大地调动了学生学习物理的积极性.

2.2?原始物理问题引入课堂教学

所谓原始物理问题,是指对自然界及社会生活、生产中客观存在且未被加工的物理现象的描述,即将物理事实以最原始的样子呈现出来.解答这类问题时需要学生根据实际情景,构建理想模型.

一道关于计算水龙头流量的问题,由于学生没有真实体验,解答有一定难度.这里将它改编为一道原始物理问题,让学生“就地取材”做实验,动手动脑学物理,在真实情境下解决实际问题.

2.2.1?原始问题

观察水龙头中的水流,调节出水的流量,当出水量稳定且水流不太大时,会形成一条水柱.请比较水柱上下两端的横截面积大小,解释成因,并设计方案求出该水龙头的流量.

2.2.2?问题探究

调节并观察水龙头的出水量,发现“上粗下细”,即水流速度越大水柱的横截面积越小,小组内自发讨论现象形成的原因,如图6所示.经过学生小组讨论和研究后决定采用两种方案分别求流量.

方案一:

(1)理论探究:设所研究的水柱上端横截面积为S1,下端水柱横截面积为S2,经过理论推导后得到水龙头的流量为:Q=S2v2=S1S22gHS21-S22.

(2)收集数据:探究小组调节好水流的速度,取一定长度的水柱作为研究对象,并在木杆上做标记记录水柱上下端的位置.用铜丝做成小圆环,调节圆环大小使其恰好与所研究水柱的上端横截面积或下端横截面积相等.用刻度尺测量圆环直径和水柱的高度,将数据记录在表1中.

方案二:

(1)理论探究:测出t时间内水龙头流出水的质量Δm,并根据Q=Δmρ·t求流量.

(2)收集数据:分别用电子秤测出方案一中空桶质量、装满水后桶质量,用手机中的计时器记录放水时间,将数据记录在表2中.

经过计算,由方案一得出的水流量为Q1=2.824×10-4m3/s,由方案二得出的水流量为Q2=1.042×10-4m3/s.两者差别较大,进行误差分析后得到的结论是“测量水柱的上下端横截面直径时误差较大”,于是改进实施方案和再次测量又在计划之中了.

将原始物理问题引入课堂,有助于学生在真实情境中形成概念,有助于实现理解与迁移,在运用学科知识解决实际问题的过程中发展归纳推理和演绎推理能力.

2.3?开展基于STEAM教育的教学活动

STEAM教育将科学、技术、工程、艺术和数学有机地综合起来,以科学知识为中心,以数学为辅助工具,让学生积极参与到工程与技术的实践中,通过合作和交流的形式进行科学探究和设计,突出实验和实践在物理教学中的作用,打破学科界限,培养学生解决实际问题的能力.

2.3.1?制作教具模型,体会物理思想

卡文迪许通过扭秤实验验证了万有引力定律,确定了引力常数,计算出了地球的质量,被称为“开创了弱力测量的新时代”.为了让学生充分体验扭秤实验的构思、设计与操作的精巧之处,体会其中的物理方法和思想,笔者在校本课上组织学生按原来的实际尺寸制作扭秤实验模型,并进行展示,如图7所示,具体数据见表3.对于基础较好的学生,还可以引导他们理论探究测定悬丝扭转系数的具体方法.

2.3.2?用简易材料制作模型,展现物理规律

对闭合电路中电势升降情况的理解是教学的难点,为了突破该难点,教学中指导学生在课余时间运用硬纸板制作简易模型,模拟闭合电路中电势升高和降落情况,绿色表示电源内部.其中图8模拟闭合电路中内外电路的电势升降,图9模拟断路情况下内外电路的电势升降,图10模拟短路情况下内外电路的电势升降.

2.3.3?用小制作方式拓展延伸课堂内的学习

学习过电表的改装原理后,为了突破“欧姆表”原理这一难点,特要求同学们以小组合作的形式,亲自动手将一个灵敏电流计改装成最简易的单倍率欧姆表,并改写表盘刻度,用它来尝试测量标准电阻,进行校准和实际测量应用.

另外,简易直流电动机的制作、简易杆秤的制作、简易电容器的制作与测量、简易无线充电器的制作、简易温度计的制作等都是较好的教学素材,如图11所示.学生在动手的过程中能够发展多方面的能力,成功后的喜悦也是单纯题海战术无法体会得到的.

3?“真实物理”课堂的特征

3.1?深度学习

核心素养离不开知识,但单纯的知识不等于素养,只有将知识与技能用于解决复杂问题和处理不可预测情境所形成的能力才是核心素养.“深度学习”强调让学生在真实情境下,通过自主与合作学习,迁移所学知识,解决实际问题.同时,“深度学习”的评价不在于学到了多少知识、解答了多少问题,而在于学习内容有多大的挑战性,解答的问题是否具有高阶思维的特征.

基于核心素养的教学方式变革,以引导学生“深度学习”为导向.从“深度学习”走向“深度教学”,是基于真实情境的教学、基于高质量问题的教学、基于学科内和学科间的整合教学、基于探究的教学.

由此可见,“真实物理”教学法能够把基于核心素养的教学真正落实到課堂内,落实到教与学方式的深刻变革中,这样就把核心素养从一个抽象的理论变成了具体的行动.

3.2?三声课堂

“真实物理”理念下的课堂教学,由于是在真实情境下解决实际问题,如图12所示的教学模式能够学以致用、活学活用,受到学生的热爱,在质疑、创新的同时实现快乐学习.在笔者的一次公开课后,教研员在评课时说“即使是高三年级的物理课堂,照样有掌声、欢呼声、惊叹声”,姑且称为“三声课堂”.“三声课堂”是真实物理理念下一堂好课的标志,是真实物理课堂教学的外在特征之一.

4?“真实物理”教学能够有效实现理解与迁移

“真实物理”教学,是基于核心素养的课堂教学,从本质上讲就是强调真实情境下的问题解决,学生在一定的真实情境中形成概念,又将学习内容迁移应用于新的情境中,即情境——知识——情境(如图13所示),实现真正理解.

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准[M].北京:人民教育出版社,2018.

[2]杨春生.基于核心素养的原始物理问题编制策略实践研究[J].中学物理教学参考,2018(8):1-3.

(收稿日期:2019-09-13)

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